任务介绍
2025 Make Blocks第一期的任务包括嵌入式微控制器和HMI（人机接口），其实对于一个完整的应用，控制与人机交互的必不可少的，本次我们也是要完成这两方面的设计，这次6期最终想要完成的一个应用是有关热成像方面的，肯定是要有个主控的嵌入式芯片，并能正常的显示热成像，所以第一阶段的任务正好是我们要实现这个内容的必须模块，主控单元与交互单元。
模块功能介绍
由于本次的设计具有一定阶段性（共6期，12个主题），所以我们对于未使用的引脚暂时不进行处理，根据整个活动的不断进展，通过在上期模块基础上不断升级来添加任务主题。
本次任务的功能模块一共有两部分：
第一部分是主控单元，这里我们选择的是市场上非常成熟的嵌入式产品——STM32F103VCT6，其具有丰富的接口能够让我们可以更好的应对后面的内容扩展，通过搭建单片机最小系统使其能够正常工作，这里我们通过USB进行供电，在通过一个可控LED进行系统运行展示（例如blink，主要进行阶段性功能测试），主控单元还包括时钟电路，复位电路、SWD调试接口等等；
第二部分是人机交互模块，包括一个TFT显示屏以及一个多功能按键作为媒介。
模块硬件介绍
本次所使用的主要硬件是STM32F103VCT6，选择这个器件的主要原因是成熟可靠，带有FSMC功能，这个功能是我们本次驱动显示屏的主要接口；
显示屏采用的是8位并口驱动，通过FPC作进行连接；
交互控制部分使用的是六脚拨轮进行控制，这样我们就可以用一个器件实现三个输入；
显示部分除了显示屏外，还增加了一个三色灯作为状态显示；
其他硬件比如晶振采用的16M的外部金针，复位电路，下载接口使用的是1.27mm间距的插母等等
设计框图
设计框图主要是两个模块之间的交互关系，如下：
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
本次属于第一阶段设计，主要功能是能实现主控单元的控制，以及交互单元的控制。为了单片机的正常运行本阶段通过USB进行供电，不过USB过来的是5V，单片机的供电要求是3.3V，所以在供电的地方还需要LDO进行转换。然后就是晶振电路、复位电路、调试电路等最小系统基本电路。USB接口进行了接口保护，增加了TVS等保护器件，同时供电引脚增加保险进行安全保护。
交互单元包括TFT接口以及TFT的背光控制，按键的输入等内容。
PCB设计过程中需要注意，首先是板子版型选择，一般可以直接是长方形或者其他规矩图形，我在长方形的基础上进行了扩展，主要是为了保护按键、USB口等突出器件，通过屏幕的安放合理放置FPC接口并以此为基准进行器件的布局，首先需要考虑的就是USB、按键、接口等器件的位置，注意相关器件不要干涉。然后就是布线的先后顺序了，先进行重要线路的布置，比如TFT的并口数据线、USB数据线、复位线等等，相对来说电源相关线不着急。接下来就是覆铜了，本次选择了中间位置进行覆铜操作，覆铜接地，通过打孔的方式对重要线路进行了保护。
本次设计增加了一个供电指示灯，当整个系统有电的时候电量，不受单片机的控制，还有一个三色灯，有单片机进行控制，用于验证单片机系统的可用性。本次选择的单片机为STM32F103VCT6，100pin，所以还有很多的引脚没有使用，目前暂时不处理。
3D效果图
软件调试
本次的软件调试主要是基础功能调试，看一下程序是否能够正常下载运行，然后实现一下TFT显示屏的控制，本次使用的调试软件是MDK，使用STM32CubeMX进行初始化代码的生成，我们这次用的是STM32F103，实际上用原先的基础库也是可以进行调试的。本次主要进行了两个方面的程序测试。
第一个就是最开始程序下载环节以及最基本的LED灯的控制（实际上就是GPIO输出的测试），主要验证一下程序是否能够正常运行，在while中实现三个灯的循环点亮：
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED_R_Y_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED_B_R_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED_B_R_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED_G_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED_G_G_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED_R_Y_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);
}
接下来就是TFT屏幕的控制，这里我们用的了一个比较高级的功能——FSMC，需要先通过MX进行基本功能的配置：
配置其实并不复杂，主要是需要和我们使用的引脚关联对，接下来就是代码接口的适配了：
#define TFT_COMM_ADD *((volatile uint8_t *)0x60000000)
#define TFT_DATA_ADD *((volatile uint8_t *)0x60010000)
#define TFT_WR_COMM(cmd) {TFT_COMM_ADD = cmd;}
#define TFT_WR_DATA(data) {TFT_DATA_ADD = data;}
我们要做的就是命令和数据的发送，然后就要对屏幕进行初始化操作：
void App_tft_init(void)
{
// TFT_SPICS_RESET;
//------------------ST7789H ResetSequence-------------------------------------//
TFT_RESET_SET;
DelaySysTick_ms (10); //Delay 1ms
TFT_RESET_RESET;
DelaySysTick_ms (10); //Delay 1ms
TFT_RESET_SET;
DelaySysTick_ms (120); //Delay 120ms
// //--------------------End ST7789H ResetSequence ------------------------------//
TFT_WR_COMM(0x11); //Sleep out
DelaySysTick_ms (120); //Delay 120ms
TFT_WR_COMM (0xc1);
TFT_WR_DATA(0x02);
TFT_WR_DATA(0x02);
TFT_WR_DATA(0x02);
TFT_WR_COMM (0x04);
TFT_ID[0] = TFT_DATA_ADD;
TFT_ID[1] = TFT_DATA_ADD;
TFT_ID[2] = TFT_DATA_ADD;
TFT_ID[3] = TFT_DATA_ADD;
TFT_WR_COMM(0x36);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_COMM(0x3A);
TFT_WR_DATA(0x05);
TFT_WR_COMM(0x51);
TFT_WR_DATA(0x00);
//---ST7789V Frame rate setting------//
TFT_WR_COMM(0xb2);
TFT_WR_DATA(0x0c);
TFT_WR_DATA(0x0c);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0x33);
TFT_WR_DATA(0x33);
TFT_WR_COMM(0xb7);
TFT_WR_DATA(0x72);
TFT_WR_COMM(0xbb);
TFT_WR_DATA(0x1c);
TFT_WR_COMM(0xC0);
TFT_WR_DATA(0x2C);
TFT_WR_COMM(0xC2);
TFT_WR_DATA(0x01);
TFT_WR_COMM(0xC3);
TFT_WR_DATA(0x0b);
TFT_WR_COMM(0xC4);
TFT_WR_DATA(0x20);
TFT_WR_COMM(0xC6);
TFT_WR_DATA(0x0F);
TFT_WR_COMM(0xD0);
TFT_WR_DATA(0xA4);
TFT_WR_DATA(0xA1);
TFT_WR_COMM(0x3A);
TFT_WR_DATA(0x05);
//--------------------------------ST7789S gamma setting------------------------------
TFT_WR_COMM(0xe0);
TFT_WR_DATA(0xd0);
TFT_WR_DATA(0x06);
TFT_WR_DATA(0x0b);
TFT_WR_DATA(0x0a);
TFT_WR_DATA(0x09);
TFT_WR_DATA(0x06);
TFT_WR_DATA(0x2f);
TFT_WR_DATA(0x44);
TFT_WR_DATA(0x45);
TFT_WR_DATA(0x18);
TFT_WR_DATA(0x14);
TFT_WR_DATA(0x14);
TFT_WR_DATA(0x27);
TFT_WR_DATA(0x2d);
TFT_WR_COMM(0xe1);
TFT_WR_DATA(0xd0);
TFT_WR_DATA(0x06);
TFT_WR_DATA(0x0b);
TFT_WR_DATA(0x0a);
TFT_WR_DATA(0x09);
TFT_WR_DATA(0x05);
TFT_WR_DATA(0x2e);
TFT_WR_DATA(0x43);
TFT_WR_DATA(0x45);
TFT_WR_DATA(0x18);
TFT_WR_DATA(0x14);
TFT_WR_DATA(0x14);
TFT_WR_DATA(0x27);
TFT_WR_DATA(0x2d);
TFT_WR_COMM(0x21);
TFT_WR_COMM(0x35);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_COMM(0x44);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_COMM(0x11);
DelaySysTick_ms (120);
TFT_WR_COMM(0x36);
TFT_WR_DATA(0x40); //0x08
X_offest = 0;
Y_offest = 0;
// TFT_WR_COMM(0x36);
// TFT_WR_DATA(0xC0);
// X_offest = 0;
// Y_offest = 80;
TFT_WR_COMM(0x29);
TFT_WR_COMM(0x2a);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0xEf); //EF
TFT_WR_COMM(0x2b);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0x00);
TFT_WR_DATA(0x01);
TFT_WR_DATA(0x3f);
TFT_WR_COMM(0x2C);
TFT_Clear(BLACK);
DelaySysTick_ms (20);
TFT_BL_SET;
Draw_ContinueChar16(48,60,"2025 Make Block",Acidblue_02,BLACK,0);
}
功能展示
心得体会
在阶段2的实现阶段时间上一个是对前面硬件设计电路的验证，也是软件设计的一个挑战，对应的功能根据一开始的硬件定义不断进行软件编程，也是一个非常有成就感的事情，不过遇到的问题也会更多，自定义设计的产品软件也是需要定制的，所有需要的时间也会长一点，不过这些也都是基础，后面的添加的功能都需要这两个模块进行展示，本次只是进行了基础功能的实现，主要是为了能够进行基本驱动，后续的应用就可以不断增加优化了，新的一期也已经出了，加油！
无言的朝圣无言的朝圣无言的朝圣